JP2002209894A - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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JP2002209894A
JP2002209894A JP2001011366A JP2001011366A JP2002209894A JP 2002209894 A JP2002209894 A JP 2002209894A JP 2001011366 A JP2001011366 A JP 2001011366A JP 2001011366 A JP2001011366 A JP 2001011366A JP 2002209894 A JP2002209894 A JP 2002209894A
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ultrasonic
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JP2001011366A
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Japanese (ja)
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Toshitaka Agano
俊孝 阿賀野
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Fuji Photo Film Co Ltd
富士写真フイルム株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe capable of inserting a transmission/reception surface between the ribs and also picking-up an ultrasonic image with high resolution in the ultrasonic diagnosis of internal organs in the chest. SOLUTION: Ultrasonic wave is transmitted from a plurality of ultrasonic transducers toward a subject and ultrasonic wave reflected from the subject is received by the ultrasonic transducers in the ultrasonic probe. The probe is provided with the ultrasonic transmission/reception surfaces 2a and 2b which are brought into contact with the subject and make ultrasonic waves which are transmitted or received by the ultrasonic transducers pass through.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断において超音波を送受信するために用いる超音波用探触子に関する。 The present invention relates to relates to the ultrasonic probe to be used for transmitting and receiving ultrasonic waves in an ultrasonic diagnosis.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図9に、超音波診断において用いる一般的なアレイ探触子の構造を示す。 BACKGROUND ART FIG. 9 shows the structure of a typical array probe used in the ultrasonic diagnosis. 探触子60は、PZT The probe 60, PZT
(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミックや、PVDF(高分子圧電素子)等の振動子61を含んでいる。 And a piezoelectric ceramic represented by (lead zirconate titanate), and includes a transducer 61, such as a PVDF (polymer piezoelectric elements). 振動子61の背面にはバッキング材62が設けられ、配列された複数の振動子を支えると共に、振動子に対して音響的に制動をかけて超音波パルスを短くしている。 Backing material 62 is provided on the back of the transducer 61, along with supporting a plurality of transducers arranged, and short ultrasonic pulses over acoustically damping relative oscillator. 棒状に成形されたそれぞれの振動子61には電極63が取り付けられ、リード線64を介して電子回路に接続されている。 Electrode 63 is attached to each of the transducer 61 which is molded into a rod shape, and is connected to the electronic circuit via a lead wire 64. 振動子61の圧電効果により発生した超音波は、被検体に効率良く超音波を送信するために設けられた音響整合層65を介して、音響レンズ66によりy方向について集束させられる。 Ultrasonic waves generated by the piezoelectric effect of the vibrator 61 via the acoustic matching layer 65 provided to transmit efficiently ultrasound to the subject is focused in the y direction by the acoustic lens 66. 一方、それぞれの振動子に接続された電子回路の制御に従って、時間差をもって振動子を順次駆動することにより、超音波の波面はx方向について集束する。 On the other hand, under the control of an electronic circuit connected to each of the vibrators, by sequentially driving the transducer with a time difference, ultrasound wavefront is focused on the x-direction. このように形成された超音波ビーム67は、点Pに焦点を形成する。 The ultrasonic beam 67 that is formed so as form a focal point P.

【0003】ところで、超音波診断における画質の良否は、探触子の性能に負うところが大きい。 [0003] By the way, the quality of image quality in ultrasound diagnosis is largely dependent on the performance of the probe. 一般的に、このような探触子の性能は、ビーム方向に関する距離分解能と、ビームに対し直角方向に関する方位分解能とにより評価される。 Generally, the performance of such a probe is a distance resolution about the beam direction, as assessed by the azimuth resolution regarding a direction perpendicular to the beam. このうち、距離分解能は、超音波パルスのパルス幅により決定され、パルス幅が短いほど分解能が高くなる。 Among them, the distance resolution is determined by the pulse width of the ultrasonic pulse, the resolution becomes higher as the pulse width is short. 一方、方位分解能は、超音波を送受信する振動子の形状やそれらの配列によって決定される。 On the other hand, the lateral resolution is determined by the shape and their arrangement of transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves. 方位分解能は、 R=1.2λ×F/D ・・・(1) という式により表すことができる。 Lateral resolution can be represented by the expression R = 1.2λ × F / D ··· (1). ここで、Rは焦点の径であり、λは超音波の波長であり、Fは焦点距離であり、Dは開口である。 Here, R is the diameter of the focal point, lambda is the wavelength of the ultrasonic wave, F is the focal length, D is an opening. 波長λは、音速cと周波数fを用いて、λ=c/fで表すことができる。 Wavelength lambda, using sound velocity c and frequency f, can be expressed by λ = c / f. また、図9に示す探触子の場合には、開口Dは、pを配列振動子の素子間隔、nを配列された振動子の数として、D=n×pで表される。 In the case of probe shown in FIG. 9, the opening D is the element spacing of the p transducer array, as the number of ordered vibrator n, represented by D = n × p. 従って、探触子の方位分解能を上げて焦点を絞り込むためには、開口Dを大きくすれば良い。 Therefore, in order to narrow the focus to increase the lateral resolution of the probe may be a large opening D. しかしながら、素子間隔pが半波長よりも大きくなると、グレーティングローブと呼ばれる副ビームが生じて、アーティファクト(虚像)の原因となる。 However, when the element spacing p is larger than a half wavelength, the sub-beam is generated called grating lobes, causes artifacts (virtual images). 従って、探触子の方位分解能を向上させるためには、素子間隔は小さく保ったまま素子数を増やすということが考えられる。 Therefore, in order to improve the lateral resolution of the probe, it is considered that increasing the number of elements while maintaining small element spacing.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波診断を行う場合には、骨部を避けて被検体に探触子を当てなくてはならない。 By the way [0007], in the case of performing the ultrasound diagnosis, it must rely on the probe to the subject to avoid the bone part. 骨部は音響インピーダンスが大きく、 Bone has a large acoustic impedance,
その境界面において超音波の大部分は反射されてしまうため骨部の後方が影となり、骨部の後方に存在する臓器等を画面上で観察することができないからである。 As most of the ultrasound at the interface becomes behind the shadow of bone for would be reflected, it is not possible to observe the organ or the like existing behind the bone on the screen. このため、例えば心臓等の胸部内臓器を観察する場合には、 Thus, for example, when observing the thoracic organs such as the heart is
胸部を覆っている肋骨を避け、肋骨の間に探触子を押しつけて超音波撮像を行っていた。 Avoid the ribs that covers the chest, is pressed against the probe between the ribs had been subjected to ultrasonic imaging. 従って、胸部内観察においては、肋骨の間に差し入れることのできる最大幅が13mm程度の小さい探触子しか用いることができなかった。 Thus, in the chest within the observation, the maximum width that can be insert between the ribs could not be used only a small probe of about 13 mm.

【0005】このような探触子を用いた場合、焦点距離10cmにおける方位分解能Rは、例えば、超音波の音速cを1530m/s、周波数fを3.5MHz、焦点距離Fを10cm、開口Dを13mmとして式(1)を用いると、 R=1.2×(1530×10 3 ×100)/(3.5×10 6 ×13) ≒4.0(mm) と算出される。 [0005] When using such probe, the lateral resolution R is at the focal length 10 cm, for example, an ultrasonic sound velocity c 1530 m / s, 3.5 MHz frequency f, and the focal length F 10 cm, opening D using equation (1) as 13mm, R = 1.2 × (1530 × 10 3 × 100) / (3.5 × 10 6 × 13) is calculated ≒ 4.0 and (mm). このように、従来は、観察部位による制約から開口Dを大きくすることができないため、方位分解能を上げることができなかった。 Thus, conventionally, it is not possible to increase the numerical aperture D from constraints of the observed region, it could not raise the lateral resolution. このため、胸部内における超音波画像の画質は低下していた。 Therefore, the image quality of the ultrasonic image in the thoracic was reduced.

【0006】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、胸部内臓器の超音波診断において、送受信面を肋骨の間に差し入れることができ、且つ、分解能の高い超音波画像を撮像することのできる探触子を提供することを目的とする。 [0006] In view of the above-mentioned points, the present invention is, thoracic organs in the ultrasound diagnosis, the reception surface can insert between the ribs, and, for imaging the high-resolution ultrasound image an object of the present invention is to provide a possible probe.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するため、本発明に係る超音波用探触子は、被検体に向かって複数の超音波トランスデューサから超音波を送信し、被検体から反射される超音波を複数の超音波トランスデューサにより受信する超音波用探触子であって、被検体に接触し、超音波トランスデューサが送信又は受信する超音波を通過させる超音波送受信面を複数有する。 To solve the above object, according to an aspect of, the ultrasonic probe according to the present invention, toward the subject to transmit ultrasonic waves from a plurality of ultrasonic transducers, reflected from the object a ultrasonic probe for receiving the ultrasonic wave a plurality of ultrasonic transducers which are in contact with the subject, the ultrasonic transducer is more chromatic ultrasonic wave transmission and reception surface for passing the ultrasonic wave to be transmitted or received. 本発明によれば、肋骨の間に差し入れることができる程度の大きさの複数の送受信面を、肋骨をまたいで胸部に当てるので、開口の大きい探触子を実現することができる。 According to the present invention, a plurality of transmitting and receiving surface of the size that can insert between the ribs, because exposure to the chest across the ribs, it is possible to realize a large probe aperture. 従って、胸部内臓器観察において画質の良い超音波画像を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a good ultrasound quality image in thoracic organs observed.

【0008】 [0008]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention are described with reference to the accompanying drawings. なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。 Incidentally, the same components are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. 図1は、本発明の第1の実施形態に係る探触子の概観を示す斜視図である。 Figure 1 is a perspective view showing an overview of the probe according to the first embodiment of the present invention. 図1に示すように、探触子1は複数の超音波送受信面2a及び2bを有している。 As shown in FIG. 1, probe 1 has a plurality of ultrasonic wave transmission and reception surface 2a and 2b. 超音波送受信面2a Ultrasonic transmitting and receiving surface 2a
と2bとの間には隙間があり、肋骨をまたいでそれぞれの送受信面を胸部に押し当てることができる。 That there is a gap between the 2b, and each of the transmitting and receiving surface across ribs can be pressed against the chest. 探触子1 Probe 1
は、ケーブル3を介して超音波診断装置本体に接続される。 It is connected via a cable 3 to the ultrasonic diagnostic apparatus main body.

【0009】探触子1は、複数の超音波トランスデューサにより構成される超音波トランスデューサアレイを含んでいる。 [0009] The probe 1 includes an ultrasonic transducer array composed of a plurality of ultrasonic transducers. 超音波トランスデューサとしては、PZTやPVDF等の圧電素子を用いても良いし、受信用に光検出素子を用いても良い。 The ultrasonic transducer may be a piezoelectric element such as PZT or PVDF, it may be used a light detecting element for receiving. なお、光検出素子については後で詳しく説明する。 It will be described later in detail photodetector element.

【0010】探触子1のそれぞれの送受信面には、複数の超音波送信素子や複数の超音波受信素子(センサ)が1次元又は2次元に配列されている。 [0010] Each transceiver surface of the probe 1, a plurality of ultrasonic transmitting elements and a plurality of ultrasonic receiving elements (sensors) are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. 図2に、探触子1 In Figure 2, the probe 1
の送受信面に送信素子やセンサを2次元に配置した例を示す。 It shows an example in which the transmitting element and the sensor a two-dimensional transmission and reception surface of the. 図2は、探触子1を送受信方向から見た平面図である。 Figure 2 is a plan view of the probe 1 from the transmitting and receiving direction. 送受信面2a、2bには、複数の送信素子4a、 Receiving surface 2a, the 2b, a plurality of transmission elements 4a,
4d、・・・とセンサ5a、5b、・・・とが配置されている。 4d, ... and sensor 5a, 5b, and a ... are arranged. このように複数の送信素子が超音波を順次送信することにより超音波ビームが形成され、被検体に反射した超音波が複数のセンサにより検出される。 Such ultrasonic beam by a plurality of transmission elements sequentially transmitting ultrasonic waves in are formed, ultrasonic waves reflected on the object is detected by the plurality of sensors. なお、センサを2次元に配置する場合に、センサとして圧電素子を用いると、素子間のクロストークが増大したり、微細配線による電気的インピーダンスの上昇によりSN比が劣化したり、微細素子の電極部が破壊し易くなるといった問題が生じる恐れがある。 In the case of placing the sensor in two dimensions, the use of piezoelectric elements as sensors, crosstalk or increased between the elements, SN ratio is deteriorated by an increase in electrical impedance due to fine wiring, electrodes of fine elements parts there is a possibility of causing a problem easily destroyed. このような場合には、センサとして光検出素子を用いると良い。 In such a case, it is preferable to use a light detecting element as the sensor.

【0011】送受信面2a、2bのそれぞれの幅は、肋骨の間に差し入れるために13mm以内とすることが望ましい。 [0011] transmitting and receiving surface 2a, the width of each of 2b, it is preferable to be within 13mm to insert between the ribs. また、送受信面2aと2bとの間隔は、肋骨をまたぐことのできる5〜20mmの範囲であれば良い。 The distance between the transmitting and receiving surface 2a and 2b may be in the range of 5~20mm that can straddle the ribs.
さらに、探触子1の外形輪郭の幅は、開口を大きくして分解能を上げるために、少なくとも20mm以上であることが望ましい。 Furthermore, the width of the outer contour of the probe 1, in order to increase the resolution by increasing the opening is desirably at least 20mm or more.

【0012】例えば、図2に示すように探触子1の複数の送受信面に送信素子やセンサを配置した場合、探触子1の外形輪郭の幅を20mmとすると、焦点距離10c [0012] For example, if you place the transmission element and the sensor to the plurality of transmitting and receiving surface of the probe 1 as shown in FIG. 2, when the width of the outer contour of the probe 1 and 20 mm, the focal length 10c
mにおける方位分解能Rは、超音波の音速cを1530 Lateral resolution R in m is an ultrasonic sound velocity c 1530
m/s、周波数fを3.5MHz、焦点距離Fを10c m / s, 3.5 MHz frequency f, and the focal length F 10c
m、開口Dを20mmとして、 R=1.2λ×F/D ・・・(1) =1.2×(c/f)×F/D ・・・(2) =1.2×(1530×10 3 ×100)/(3.5×10 6 ×20) ≒2.6(mm) となる。 m, the aperture D as 20mm, R = 1.2λ × F / D ··· (1) = 1.2 × (c / f) × F / D ··· (2) = 1.2 × (1530 × 10 3 × 100) / ( 3.5 × 10 6 × 20) ≒ becomes 2.6 (mm). 即ち、胸部内臓器観察において、方位分解能として少なくとも2.6mmを得ることができる。 That is, in thoracic organ observation, it is possible to obtain at least 2.6mm as lateral resolution.

【0013】図3は、本発明の第1の実施形態に係る探触子を含む超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 [0013] Figure 3 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a probe according to the first embodiment of the present invention. 図3に示すように、この超音波診断装置は、システム全体を制御するシステム制御部20と、システム制御部20の制御の下で超音波の送受信条件を制御する送信遅延制御回路21、送信パワー制御回路22、送信周波数制御回路23、受信感度制御回路24、受信遅延制御回路25とを含んでいる。 As shown in FIG. 3, the ultrasonic diagnostic apparatus includes a system controller 20 for controlling the entire system, it transmits the delay control circuit 21 for controlling the ultrasonic wave transmission and reception conditions under the control of the system control unit 20, the transmission power control circuit 22, the transmission frequency control circuit 23, the reception sensitivity control circuit 24, and a reception delay control circuit 25.

【0014】信号発生器26は、送信のために用いる信号を発生する。 [0014] signal generator 26 generates a signal used for transmission. 送信駆動回路27は、この信号を増幅及び遅延することにより駆動信号を出力する。 Transmission drive circuit 27 outputs a drive signal by amplifying and delaying the signal. 探触子1 Probe 1
は、これらの駆動信号に基づいて超音波を被検体に送信し、被検体から反射された超音波を受信して受信信号を出力する。 It is the ultrasound on the basis of these drive signals is transmitted to the subject, and outputs a received signal by receiving the ultrasonic waves reflected from the subject. これらの受信信号は、複数のアンプ30により増幅される。 These received signals are amplified by the plurality of amplifier 30.

【0015】送信遅延制御回路21は、複数の送信駆動回路27から出力される駆動信号の遅延時間を制御する。 The transmission delay control circuit 21 controls the delay time of the drive signal output from a plurality of transmission drive circuit 27. これにより、探触子1に含まれる複数の送信素子は、駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ超音波を、被検体に向けてそれぞれ送信する。 Thus, a plurality of transmitting elements included in the probe 1, ultrasonic waves having a phase difference corresponding to the time difference of the drive signals, each transmit toward a subject. このような複数の超音波の波面合成により、超音波ビームが形成される。 The wave field synthesis of such a plurality of ultrasonic, ultrasonic beam is formed. また、送信パワー制御回路22が複数の送信駆動回路27から出力される駆動信号の振幅を制御することにより、超音波の送信パワーが制御される。 Further, by controlling the amplitude of a driving signal transmission power control circuit 22 is output from a plurality of transmission drive circuit 27, the transmission power of the ultrasonic waves is controlled.

【0016】受信感度制御回路24が複数のアンプ30 The receiving sensitivity control circuit 24 is a plurality of amplifiers 30
のゲインを制御することにより、受信感度が制御される。 By controlling the gain, the receiving sensitivity is controlled. また、受信遅延制御回路25は、受信遅延回路31 The reception delay control circuit 25, reception delay circuits 31
における受信信号の遅延時間を制御する。 Controlling the delay time of the received signal at the. 受信遅延回路31の出力信号は、ログ(log)変換回路32において対数変換され、検波回路33において検波された後、 The output signal of the receive delay circuit 31 is logarithmically converted in a log (log) converter circuit 32, after being detected in the detection circuit 33,
A/D変換回路34において順次A/D変換される。 It is converted sequentially A / D in the A / D conversion circuit 34. この過程を繰り返し、複数回データを取得することで、複数枚の2次元フレームデータ(面データ)が取得できる。 This process was repeated, by obtaining a plurality of times data, two-dimensional frame data of a plurality (surface data) can be acquired. A/D変換回路34には1次記憶部35が接続されており、取得された複数枚の面データが1次記憶部35 A / D conversion circuit 34 is connected to the primary storage unit 35, the acquired plurality of surface data 35 primary storage unit was
に記憶される。 It is stored in. それらのデータに基づいて、画像処理部36が、2次元画像データ又は3次元画像データを再構成する。 Based on these data, the image processing unit 36 ​​reconstructs two-dimensional image data or three-dimensional image data. 再構成されたデータは、補間、レスポンス変調処理、階調処理等の処理を受け、画像表示部37にて表示される。 Data reconstructed, the interpolation, response modulation processing, undergo treatment such as gradation processing, is displayed on the image display unit 37. さらに、画像処理部36において処理されたデータは、2次記憶部38に記憶される。 Furthermore, the data processed by the image processing unit 36 ​​is stored in the secondary storage unit 38.

【0017】本実施形態によれば、超音波診断において、開口の大きい探触子を用いながら、肋骨を避けて超音波を送受信することができるので、心臓等の胸部内臓器観察において、分解能の高い画質の良好な超音波画像を得ることができる。 According to the present embodiment, in the ultrasound diagnosis, while using a large probe aperture, it is possible to transmit and receive ultrasonic waves to avoid ribs, the thoracic organs observed such as the heart, the resolution it is possible to obtain a good ultrasound image of high quality. 本実施形態においては、探触子に含まれる送受信面の数は2つとしたが、2つ以上の複数でも良い。 In the present embodiment, the number of transmitting and receiving surfaces included in the probe but were two and may be two or more of the plurality. 例えば、図4に示すように、送受信面を3つとすると、探触子の外形輪郭が大きくなり、送受信面の開口をさらに大きくすることができるので、探触子の分解能をさらに上げることができる。 For example, as shown in FIG. 4, when three and the reception surface, outer contour of the probe is increased, since the opening of the receiving surface can be further increased, it is possible to further increase the resolution of the probe .

【0018】次に、本発明の第2の実施形態に係る探触子について説明する。 Next, a description will be given probe according to the second embodiment of the present invention. 図5は、本実施形態に係る探触子の概観を示す斜視図である。 Figure 5 is a perspective view showing an overview of the probe according to the present embodiment. 図5において、探触子50 5, probe 50
は、第1の探触子51aと、第2の探触子51bと、連結部52とを含んでいる。 Includes a first probe 51a, and a second probe 51b, and a connecting portion 52. 連結部52は、第1の探触子51aと第2の探触子51bとを連結しており、例えばボルト、ナット、スプリング等により構成される。 Connecting portion 52 includes a first probe 51a and connects the second probe 51b, it constituted for example bolts, nuts, by a spring or the like. 第1 First
の探触子51aと第2の探触子51bとの相対的な位置は移動可能であり、連結部52を操作することにより位置を調節することができる。 The relative position between the probe 51a and a second probe 51b of movable, it is possible to adjust the position by operating the connection part 52. 第1及び第2の探触子51 The first and second probes 51
a、51bは、ジャイロスコープや発振器等により構成される第1の位置測定部53a及び第2の位置測定部5 a, 51b are gyroscopes and oscillators first position measuring section 53a and a second position measuring unit composed of such 5
3bをそれぞれ含んでいる。 Each contain an 3b. また、第1及び第2の探触子51a、51bは、第1のケーブル54a及び第2のケーブル54bを介してそれぞれ超音波診断装置本体に接続されている。 The first and second probes 51a, 51b are respectively connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body through a first cable 54a and the second cable 54b.

【0019】図6は、探触子50を送受信方向から示した平面図である。 [0019] FIG. 6 is a plan view showing the probe 50 from the transmitting and receiving directions. 図6には、第1及び第2の探触子51 6, the first and second probes 51
a、51bのそれぞれの送受信面に含まれる複数の送信素子55a、55b、・・・と複数のセンサ56a、5 a, a plurality of transmission elements 55a included in each of the transmitting and receiving surface of the 51b, 55b, ··· and a plurality of sensors 56a, 5
6b、・・・とを2次元に配置した例が示されている。 6b, an example of arranging a ... two-dimensionally is shown.
第1の探触子51aと第2の探触子51bとの間隔は、 The distance between the first probe 51a and a second probe 51b,
肋骨の間に差し入れるため、共に13mm以内とすることが望ましい。 Since insert between the ribs, together it is desirable to be within 13 mm. また、第1の探触子51aと第2の探触子51bとを含む探触子50の外形輪郭の幅は、探触子の開口を大きくして分解能を上げるという観点から、2 The width of the outer contour of the probe 50 which includes a first probe 51a and a second probe 51b, in view of increasing the resolution by increasing the aperture of the probe, 2
0mm以上とすることが望ましい。 It is desirable that the 0mm or more. さらに、例えば体格の小さい子どもの胸部に対応する必要もあるので、第1 Furthermore, for example, since it is also necessary to correspond to the small child's chest physique, first
の探触子51aと第2の探触子51bとの間隔は、5m The probe 51a of the distance between the second probe 51b, 5 m
m〜20mmの範囲で移動可能とすることが望ましい。 It is desirable that the movable range of M~20mm.

【0020】例えば、第1及び第2の探触子51a、5 [0020] For example, first and second probe 51a, 5
1bの幅をそれぞれ10mmとし、2つの探触子の間隔を20mmとすると、探触子50の外形輪郭の幅は40 1b width of a 10mm respectively, and the distance of the two probes to 20 mm, the width of the outer contour of the probe 50 40
mmとなる。 The mm. このとき、焦点距離10cmにおける方位分解能Rは、超音波の音速cを1530m/s、周波数fを3.5MHz、焦点距離Fを10cm、開口Dを4 In this case, the azimuth resolution R at the focal length 10 cm, the ultrasonic sound velocity c 1530 m / s, 3.5 MHz frequency f, 10 cm focal length F, the opening D 4
0mmとすると、式(2)を用いて、 R=1.2×(1530×10 3 ×100)/(3.5×10 6 ×40) ≒1.3(mm) と表される。 When 0 mm, using the formula (2), R = 1.2 × (1530 × 10 3 × 100) / (3.5 × 10 6 × 40) represented ≒ 1.3 and (mm). この値は、超音波診断において十分といえる。 This value can be said to be sufficient in the ultrasonic diagnosis.

【0021】次に、本実施形態に係る探触子を含む超音波診断装置について、図5及び図7を参照しながら説明する。 [0021] Next, an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a probe according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 7. 図7は、本実施形態に係る探触子を含む超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 Figure 7 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a probe according to the present embodiment. 図7において、 In FIG. 7,
この超音波診断装置は、受信器41と位置情報作成部4 The ultrasonic diagnostic apparatus includes a receiver 41-position-information creating unit 4
2とを含んでいる。 And a 2. 受信器41は、探触子50を構成する第1及び第2の探触子51a、51bにそれぞれ含まれる発振器により送信される探触子の位置及び角度に関する情報を受信する。 The receiver 41 receives information about the position and angle of the probe to be transmitted by an oscillator included each of the first and second probe 51a constituting the probe 50, the 51b. 位置情報作成部42は、受信器4 Position-information creating unit 42, the receiver 4
1により受信されたそれぞれの探触子の位置及び角度に関する情報に基づいて、探触子50に含まれるそれぞれの送信素子及び受信素子の位置を算出する。 1 based on the information about the position and angle of each probe is received by, and calculates the position of the respective transmit and receive elements included in the probe 50.

【0022】次に、本実施形態に係る探触子とそれを含む超音波診断装置の動作について図5及び図7を参照しながら説明する。 Next, operation of the ultrasonic diagnostic apparatus including the same and probe according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 7. 図5において、連結部52を操作することにより、第1の探触子51aと第2の探触子51b 5, by operating the connection part 52, the first probe 51a and a second probe 51b
との間隔や角度が調節される。 Spacing and angle between the regulated. この間隔や角度は、被検体の体格や肋骨の太さにより異なるので、探触子50を被検体の胸部に当てながら、第1及び第2の探触子51 The distance and angle is different by the thickness of the physique and ribs of the subject, while applying the probe 50 to the chest of the subject, the first and second probes 51
a、51bがちょうど肋骨の間に入るように調節して固定する。 a, regulating and fixed to fall between 51b exactly ribs. なお、被検体の体格が小さい等の場合には、複数の肋骨をまたいで探触子50を当てても良い。 In the case of such body size of the subject is small, it may be against the probe 50 across multiple ribs. このように探触子の間隔を調節する間に、第1及び第2の位置測定部53a、53bにそれぞれ含まれるジャイロスコープにより、第1及び第2の探触子51a、51bと位置や角度が測定される。 While this way to adjust the distance of the probe, the first and second position measuring section 53a, a gyroscope included in each of 53b, first and second probe 51a, 51b and the position and angle There is measured.

【0023】第1の探触子51aと第2の探触子51b The first probe 51a and a second probe 51b
との間隔が決定されると、第1及び第2の位置測定部5 If the interval is determined between the first and second position measurement unit 5
3a、53bにそれぞれ含まれる発振器により、第1及び第2の探触子51a、51bの位置や姿勢(角度)に関する情報が超音波診断装置本体にそれぞれ送信される。 3a, the oscillator included in each of 53b, first and second probe 51a, information about the position and posture of the 51b (angle) are respectively transmitted to the ultrasonic diagnostic apparatus main body. 図7を参照すると、これらの位置や姿勢に関する情報は、受信器41により受信される。 Referring to FIG 7, the information on these position and attitude is received by the receiver 41. ここで、それぞれの探触子に含まれる送信素子やセンサの探触子1における位置や向きは、各探触子の送受信面内における位置と、第1及び第2の探触子51a、51bの位置や角度とにより決定される。 Here, the position and orientation of the probe 1 of the transmission element and a sensor included in each of the probe includes a position in the receiving surface of each probe, the first and second probes 51a, 51b It is determined by the position and angle and. 位置情報作成部42は、受信器4 Position-information creating unit 42, the receiver 4
1が受信した位置や姿勢に関する情報に基づいて、第1 1 based on information about the position and attitude of the received, first
及び第2の探触子51a、51bにそれぞれ含まれる送信素子やセンサの位置や向きを算出して位置情報を作成する。 And a second probe 51a, and calculates the position and orientation of the transmitting element and sensors included in each of 51b to create the position information. 作成された位置情報はシステム制御部20に入力される。 Position information thus created is input to the system controller 20.

【0024】超音波撮像が開始されると、システム制御部20は、入力された位置情報に基づいて各部を制御する。 [0024] Ultrasonic imaging is started, the system control unit 20 controls each unit based on the input position information. 即ち、システム制御部20は、送信遅延制御回路2 That is, the system controller 20 transmits the delay control circuit 2
1、送信パワー制御回路22、送信周波数制御回路23 1, transmission power control circuit 22, transmission frequency control circuit 23
を制御することにより、第1及び第2の探触子51a、 By controlling the first and second probes 51a,
51bから超音波ビームを被検体に送信させる。 An ultrasonic beam is transmitted to the subject from 51b. また、 Also,
システム制御部20は、受信感度制御回路24、受信遅延制御回路25を制御して、受信信号の検出を制御する。 The system control unit 20, the reception sensitivity control circuit 24 controls the reception delay control circuit 25 controls the detection of the received signal. さらに、システム制御部20は、画像処理部36を制御して、取得された受信信号に基づいて画像データを作成させる。 Further, the system control unit 20 controls the image processing unit 36 ​​to generate image data based on the acquired received signal.

【0025】探触子50から送信され被検体に反射した超音波は、各センサにより受信される。 The ultrasonic waves reflected on the object is transmitted from the probe 50 is received by each sensor. 各センサにより出力された受信信号は複数のアンプ30により増幅され、受信遅延制御回路25に制御された受信遅延回路3 Receiving signals output by the sensor is amplified by a plurality of amplifiers 30, reception delay circuit 3 controlled to a reception delay control circuit 25
1に入力される。 Is input to the 1. 受信遅延回路31の出力信号は、ログ(log)変換回路32において対数変換され、検波回路33において検波された後、A/D変換回路34において順次A/D変換される。 The output signal of the receive delay circuit 31 is logarithmically converted in a log (log) converter circuit 32, after being detected in the detection circuit 33, is converted sequentially A / D in the A / D conversion circuit 34. この過程を、データ取り込み開始時間をずらして繰り返し、複数回データを取得することで、複数枚の2次元フレームデータ(面データ) This process, repeated by shifting the data acquisition start time, by acquiring a plurality of times data, two-dimensional frame data of a plurality (Lens Data)
が取得できる。 There can be obtained. A/D変換回路34には1次記憶部35 The primary storage unit to the A / D conversion circuit 34 35
が接続されており、取得された複数枚の面データが1次記憶部35に記憶される。 There are connected, a plurality of surface data obtained is stored in the primary storage unit 35. それらのデータに基づいて、 Based on these data,
画像処理部36が、2次元画像データ又は3次元画像データを再構成する。 The image processing unit 36 ​​reconstructs two-dimensional image data or three-dimensional image data. 再構成されたデータは、さらに、補間、レスポンス変調処理、階調処理等の処理を受け、画像表示部37にて表示される。 The data reconstructed, further interpolation, response modulation processing, undergo treatment such as gradation processing, is displayed on the image display unit 37. さらに、画像処理部36 Further, the image processing unit 36
において処理されたデータは、2次記憶部38に記憶される。 Data processed in, stored in the secondary storage unit 38.

【0026】本実施形態によれば、探触子全体を構成するそれぞれの探触子の位置が変更可能なので、様々な体格の被検体に対応して超音波撮像を行うことができる。 In accordance with the present embodiment, since the position of each probe constituting the entire probe is changeable, it is possible to perform ultrasonic imaging in response to the subject of various physique.
本実施形態においては、探触子全体を構成する探触子は、第1及び第2の探触子の2つとして説明したが、2 In the present embodiment, probe constituting the entire probe has been described as the two first and second probe, 2
つ以上の複数の探触子により構成しても良い。 One or more may be composed of a plurality of probes.

【0027】2次元センサアレイとしては、例えば、光検出方式の光ファイバーアレイを用いることができる。 [0027] As the two-dimensional sensor array, for example, it may be provided by an optical fiber array of light detection method.
図8は、先端に超音波検出素子を設けた光ファイバーアレイを用いる超音波診断装置の一部を原理的に表した図である。 Figure 8 is a diagram principle represents a portion of the ultrasonic diagnostic apparatus using an optical fiber array provided with the ultrasonic detecting element to the tip. 図8において、光ファイバーアレイ203は、 8, the optical fiber array 203,
微細な光ファイバー203a、203b、・・・の断面を2次元マトリックス状に配列させたものである。 Fine fibers 203a, 203b, is obtained by arranging a cross section of ... in a two-dimensional matrix form. また、先端に設けられた超音波検出素子204は、例えば、各々の光ファイバーの先端にそれぞれ形成されたファブリーペロー共振器(FPRと略称)204a、20 The ultrasonic detecting element 204 provided on the tip, for example, each of the optical fibers of the Fabry-Perot resonator formed respectively to the tip (FPR abbreviated) 204a, 20
4b、・・・又はファイバーブラッググレーティングにより構成される。 4b, composed of ... or fiber Bragg grating.

【0028】光源201から発生した光は、分光器20 The light generated from the light source 201, a spectroscope 20
2を通過し、光ファイバーアレイ203に入射する。 Through 2, and enters the optical fiber array 203. それぞれの光ファイバーに入射した光は、FPRの両端に形成されたハーフミラー(図中右端)及び全反射ミラー(図中左端)により反射される。 Light incident on each optical fiber is reflected by the half mirror formed at both ends of the FPR (right end in the drawing) and a total reflection mirror (left end in the drawing). この全反射面は、超音波検出素子204に印加される超音波により幾何学的変位を受けるので、反射光はこれにより変調されて、再び分光器202に入射する。 The total reflection surface, are also subject to the geometric displacement by ultrasonic waves applied to the ultrasonic detecting element 204, the reflected light is thereby modulated is incident on the spectroscope 202 again. 分光器202に入射された反射光は、直接あるいは光ファイバー等を通して、又はレンズ等の結像系205を介して、光検出器206に結像する。 The reflected light incident on the spectroscope 202, directly or through an optical fiber or the like, or through the imaging system 205 such as a lens to form an image on the photodetector 206.

【0029】 [0029]

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、骨部を避けて超音波撮像する胸部内臓器観察において、方位分解能を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, according to the present invention, it is possible in thoracic organs observed that ultrasonic imaging to avoid the bone portion, thereby improving lateral resolution. 従って、心臓等の超音波画像の画質を向上させることができる。 Therefore, it is possible to improve the image quality of an ultrasound image of the heart or the like.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施形態に係る探触子を示す斜視図である。 1 is a perspective view of a probe according to the first embodiment of the present invention.

【図2】図1の探触子を送受信の方向から見た平面図である。 The probe to FIG. 2 FIG. 1, which is a plan view seen from the direction of transmission and reception.

【図3】図1の探触子を含む超音波診断装置を示すブロック図である。 3 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus including the probe shown in FIG.

【図4】本発明の第1の実施形態に係る探触子の応用例を示す斜視図である。 4 is a perspective view showing an application example of the probe according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る探触子を示す斜視図である。 5 is a perspective view of a probe according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の探触子を送受信の方向から見た平面図である。 6 is a plan view of the probe as viewed from the direction of transmission and reception of FIG.

【図7】図5の探触子を含む超音波診断装置を示すブロック図である。 7 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus including the probe of FIG.

【図8】光検出方式の2次元センサアレイの例を示す図である。 8 is a diagram showing an example of a two-dimensional sensor array of light detection method.

【図9】従来の探触子の構造を示す斜視図である。 9 is a perspective view showing a structure of a conventional probe.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1、50、60 探触子 2a、2b 超音波送受信面 3 ケーブル 4a、4d、・・・、55a、55b、・・・ 送信素子 5a、5b、・・・、56a、56b、・・・ 受信素子(センサ) 20 システム制御部 21 送信遅延制御回路 22 送信パワー制御回路 23 送信周波数制御回路 24 受信感度制御回路 25 受信遅延制御回路 26 信号発生器 27 送信駆動回路 31 受信遅延回路 32 ログ(log)変換回路 33 検波回路 34 A/D変換回路 35 1次記憶部 36 画像処理部 37 画像表示部 38 2次記憶部 41 受信器 42 位置情報作成部 51a 第1の探触子 51b 第2の探触子 52 連結部 53a 第1の位置測定部 53b 第2の位置測定部 54a 第1のケーブル 54b 第2のケーブル 61 振動子 62 バッキン 1,50,60 probe 2a, 2b ultrasonic wave transmission and reception surface 3 cable 4a, 4d, ···, 55a, 55b, ··· transmission elements 5a, 5b, ···, 56a, 56b, ··· reception element (sensor) 20 system control unit 21 transmits the delay control circuit 22 transmits the power control circuit 23 transmits a frequency control circuit 24 receiving sensitivity control circuit 25 receives the delay control circuit 26 the signal generator 27 sends the driving circuit 31 receives delay circuit 32 log (log) converter 33 detection circuit 34 a / D converter circuit 35 the primary storage unit 36 ​​an image processing unit 37 image display unit 38 the secondary storage unit 41 receiver 42-position-information creating unit 51a first probe 51b second feeler child 52 connecting portion 53a first position measuring section 53b second position measuring section 54a first cable 54b the second cable 61 vibrator 62 fine 材 63 電極 64 リード線 65 音響整合層 66 音響レンズ 67 超音波ビーム 201 光源 202 分光器 203 光ファイバーアレイ 203a、203b、・・・ 光ファイバー 204 超音波検出素子 204a、204b、・・・ ファブリーペロー共振器(FPR) 205 結像系 206 光検出器 Material 63 electrode 64 leads 65 acoustic matching layer 66 acoustic lens 67 ultrasonic beam 201 light source 202 spectrometer 203 optical fiber array 203a, 203b, ··· optical fiber 204 ultrasonic detecting elements 204a, 204b, ··· Fabry-Perot resonator ( FPR) 205 imaging system 206 photodetector

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被検体に向かって複数の超音波トランスデューサから超音波を送信し、被検体から反射される超音波を複数の超音波トランスデューサにより受信する超音波用探触子であって、 被検体に接触し、前記超音波トランスデューサが送信又は受信する超音波を通過させる超音波送受信面を複数有する超音波用探触子。 1. A toward a subject to transmit ultrasonic waves from a plurality of ultrasonic transducers, a ultrasonic probe for receiving the ultrasonic wave a plurality of ultrasonic transducers which are reflected from the subject, the contacting the sample, the ultrasonic probe of the ultrasonic transducer has a plurality of ultrasonic wave transmission and reception surface for passing the ultrasonic wave to be transmitted or received.
  2. 【請求項2】 それぞれの超音波送受信面を介して超音波を送信又は受信する複数群の超音波トランスデューサが、所定の相対位置関係を有するように配置されていることを特徴とする請求項1記載の超音波用探触子。 2. A method according to claim each of groups of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves through the ultrasonic wave transmitting and receiving surface, characterized in that it is arranged to have a predetermined relative positional relationship 1 ultrasonic probe described.
  3. 【請求項3】 前記複数の超音波送受信面の相対位置が変更可能である請求項1記載の超音波用探触子。 Wherein said plurality of ultrasonic probe according to claim 1, wherein the relative position of the ultrasonic transmitting and receiving surface is changeable.
  4. 【請求項4】 前記超音波送受信面を有する部分の各々が、位置情報を送信する手段を含むことを特徴とする請求項3記載の超音波用探触子。 Wherein said each portion having an ultrasonic transmission and reception surface, ultrasonic probe according to claim 3, characterized in that it comprises means for transmitting location information.
  5. 【請求項5】 前記複数の超音波送受信面を有する前記超音波用探触子の外形輪郭の1辺の長さが20mm以上であり、胸部内臓器観察に用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の超音波用探触子。 5. The length of one side of the plurality of the ultrasonic probe of the outer contour having an ultrasonic transmitting and receiving surface is at 20mm or more, claims, characterized in that for use in thoracic organs observed ultrasonic probe according to any one of 1 to 4.
  6. 【請求項6】 前記超音波送受信面を2個有しており、 Wherein said has two ultrasonic transmitting and receiving surface,
    2個の超音波送受信面の間隔が5mm以上20mm以下であり、胸部内臓器観察に用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の超音波用探触子。 Two interval ultrasonic transceiver surface is at 5mm or more 20mm or less, ultrasonic probe of any one of claims 1 to 5, characterized by being used in thoracic organs observed.
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